高速鐵路牽引網(wǎng)建模與仿真.pdf

1、為滿足我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展需求，結(jié)合我國是內(nèi)陸大國、人口眾多、對交通運(yùn)輸需求極大的基本國情，并且隨著國家對鐵路建設(shè)力度的不斷加大，近年來高速鐵路得到迅速的發(fā)展。從牽引供電系統(tǒng)來看，牽引變壓器、牽引網(wǎng)、動(dòng)車組和綜合接地系統(tǒng)等設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)完整封閉的能量流動(dòng)系統(tǒng)，牽引網(wǎng)作為該能量流動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，對高速鐵路的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到舉足輕重的作用。因而，提取精準(zhǔn)的牽引網(wǎng)電氣參數(shù)并且建立精確的牽引網(wǎng)模型意義重大。
　　文中針對高速鐵路普

2、遍采用的全并聯(lián)AT供電方式，結(jié)合牽引網(wǎng)的多導(dǎo)體傳輸線特性和分布參數(shù)特性建立鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)模型。求解每隔1km切割后的串聯(lián)子網(wǎng)的阻抗矩陣和導(dǎo)納矩陣。為解決傳輸線數(shù)目多且復(fù)雜的問題，將牽引網(wǎng)的多條傳輸線等效為10根導(dǎo)線，推導(dǎo)了多導(dǎo)線的等值簡化方法。
　　在利用Carson公式對牽引網(wǎng)電氣參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)上，分別采用不同的方法提取特殊導(dǎo)線電氣參數(shù)。針對鋼軌和接觸線截面形狀的不規(guī)則性和磁化特性的復(fù)雜性，利用電磁場有限元方法對其進(jìn)行分析，較為精

3、確地求解了它們的內(nèi)阻抗、對地電容，從而可以精確的計(jì)算導(dǎo)線的內(nèi)阻抗、互阻抗等;討論了貫通地線阻抗的求解方法。采用了四周無限隧道模型對隧道中導(dǎo)線參數(shù)進(jìn)行求解，計(jì)算隧道中導(dǎo)線的自阻抗、互阻抗和分布電容。此外，還通過研究高架橋的電氣參數(shù)，求得了供電回路和橋墩之間的耦合系數(shù)。
　　在Simulink仿真平臺(tái)里搭建了牽引網(wǎng)仿真模型，通過分析牽引網(wǎng)短路阻抗特性并且實(shí)現(xiàn)牽引網(wǎng)短路阻抗仿真，驗(yàn)證了所建立的牽引網(wǎng)數(shù)學(xué)模型的正確性。搭建CRH3型動(dòng)車組

4、模型，動(dòng)車組模型的整流器和逆變器分別采用瞬態(tài)直接電流控制和間接轉(zhuǎn)矩控制的控制策略，通過對車載牽引變壓器、脈沖整流器、中間直流回路、PWM逆變器和異步牽引電機(jī)的輸出電氣量的分析，可以看出該電路模型能夠較好的表征CRH3型動(dòng)車組的非線性特征。
　　實(shí)現(xiàn)了高速鐵路牽引網(wǎng)與CRH3型動(dòng)車組的聯(lián)動(dòng)仿真，同一供電臂下動(dòng)車組不同位置時(shí)牽引網(wǎng)電壓和鋼軌電位分布的仿真，動(dòng)車組位置固定且處于不同路段時(shí)牽引網(wǎng)鋼軌電位分布的仿真，從而研究了在加入非線性負(fù)